专利名称：一种以模板法制备超细氧化钨的方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米材料技术领域的制备方法，具体是一种以模板法制备超细氧化钨的方法。
背景技术：
近年来，随着能源危机和环境污染问题的日益加剧以及人类对绿色氢能源的向往，人们逐渐认识到半导体氧化物作为光催化剂，具有高效节能、清洁无毒、无二次污染和工艺简单等优点，同时具有超强的光催化降解氧化能力，使其在污水处理及生活用水的深度处理等方面有着广阔的应用前景。纳米氧化钨因具有较宽的光吸收带、光稳定性和价格便宜、容易制备等特点，使其纳米材料具有较强的光催化能力，是一种非常高效的光催化剂。目前制备氧化钨粉体的方法比较多，常用的制备方法有气相法、液相法和固相法等。采用液相法制备氧化钨比较普遍，但是在液相法制备过程中，由于三氧化钨溶胶的稳定性差、粘度小，一般都会采用加入表面活性剂来改善其稳定性和粘度，但是最后所制得的氧化钨粉体中都含有较多的表面活性剂与吸附物，从而导致其光催化性能下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以模板法制备超细氧化钨的方法。本发明所用的原料简单易得，成本低廉，对环境无污染。制备工艺简洁，得到的氧化钨颗粒小，纯度高，分布均勻，具有广泛的应用前景。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明涉及一种以模板法制备超细氧化钨的方法，包括以下步骤
步骤一，将1-50 mg直径为2-30 nm，层数为1-30层的碳纳米管，加到50-300 mL 无水乙醇中，利用超声波分散M小时，得到分散均勻的溶液。步骤二，将250 mg钨酸钠晶体完全溶解于100 mL乙醇和蒸馏水(体积比例为2 3)的混合液中，再向其中滴加浓度为36. 5%的盐酸0. 1-20 mL，直至溶液pH值为1_5，静置 30-80小时，得到白色絮状钨酸沉淀。步骤三，将步骤二的沉淀加到步骤一的溶液中，超声波分散5-48小时后进行真空抽滤，洗涤，得到碳纳米管/钨酸沉淀，将其置于干净的表面皿内，放入真空干燥箱，干燥温度设为25-150 °C，保温1-20小时，得到碳纳米管/氧化钨前驱体。步骤四，将步骤三得到的碳纳米管/氧化钨前驱体放入刚玉反应舟中，再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中的卧式石英反应管中。打开电炉及温控仪，按照预先设计的升温方案，开始对刚玉反应舟加热，升温到400-1100 °C，保温时间3-M小时，卧式石英反应管中通入氧气，冷却至常温，取出，即得平均粒径为10-500nm的氧化钨颗粒。本发明采用碳纳米管作为模板，以无水乙醇作为分散剂和溶剂，将钨酸沉积在碳纳米管上，在高温区除去碳纳米管模板的同时，生成平均粒径为10-500nm的氧化钨颗粒。
本发明具有如下有益效果本发明工艺简洁，很容易除去模板，得到超细氧化钨颗粒，并可根据需要，对相关条件进行控制，得到平均粒径为10-500 nm氧化钨颗粒。
具体实施例方式
本实施例是在发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1
将10 mg直径为2-5 nm，层数为1层的碳纳米管加到200 mL无水乙醇中，超声分散M 小时，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg钨酸钠晶体完全溶于100 mL乙醇/蒸馏水(体积比2 :3)的混合液中，向其中加入浓度为36. 5%的盐酸3 mL，直至溶液pH值为1. 5，静置 60小时，得到白色絮状钨酸沉淀B。将沉淀B加入到溶液A中，超声波分散5小时，再进行真空抽滤，洗涤，得到碳纳米管/钨酸沉淀C。将沉淀C置于干净的表面皿内，放入真空干燥箱，干燥温度设为100 V，保温8小时，得到碳纳米管/氧化钨前驱体，随后将其放入刚玉反应舟中，再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中，打开电炉及温控仪，按照预先设计的升温方案，开始对刚玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气，升温到600 V， 保温时间6小时。反应结束后，冷却至常温，即得到平均粒径为10-150 nm的氧化钨颗粒。 实施例2
将15 mg直径为5-lOnm，层数为2-5层的碳纳米管加到200 mL无水乙醇中，超声分散 M小时，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg钨酸钠晶体完全溶于100 mL蒸馏水中，向其中滴加浓度为36. 5%的盐酸3mL，直至溶液pH值为1. 5，静置60小时，得到白色絮状钨酸沉淀B。将沉淀B加到溶液A中，超声波分散5小时。然后进行真空抽滤，洗涤，得到碳纳米管/钨酸沉淀C。将沉淀C置于干净的表面皿内，放入真空干燥箱，干燥温度设为100 V， 保温8小时，得到碳纳米管/氧化钨前驱体，随后将其放入刚玉反应舟中，再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中，打开电炉及温控仪，按照预先设计的升温方案，开始对刚玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气，升温到700 °C，保温时间6小时。反应结束后，冷却至常温，即得到平均粒径为20-180 nm的氧化钨颗粒。 实施例3
将20 mg直径为5-10 nm，层数为2-5层的碳纳米管，加到无水乙醇200 mL中，超声分散M小时，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg钨酸钠晶体完全溶于100 mL乙醇/蒸馏水(体积比2 :3)的混合液中，向其中滴加浓度为36. 5%的盐酸3mL，直至溶液pH值为1. 5， 静置60小时，得到白色絮状钨酸沉淀B。将沉淀B加到溶液A中，超声波分散5小时。然后进行真空抽滤，洗涤，得到碳纳米管/钨酸沉淀C。将沉淀C置于干净的表面皿内，放入真空干燥箱，干燥温度设为150 °C，保温8小时，得到碳纳米管/氧化钨前驱体，随后将其放入刚玉反应舟中，再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中，打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案，开始对刚玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气，升温到 800 °C，保温时间6小时。反应结束后，冷却至常温，即得到平均粒径为30-200 nm的氧化钨颗粒。
实施例4
将20 mg直径为10-30 nm，层数为8-30层的碳纳米管，加到200 mL无水乙醇中，超声分散M小时，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg钨酸钠晶体完全溶于100 mL乙醇/蒸馏
4水(体积比2 :3)的混合液中，向其中滴加浓度为36. 5%的盐酸3mL，直至溶液pH值为1. 5， 静置60小时，得到白色絮状钨酸沉淀B。将沉淀B加入到溶液A中，超声波分散5小时。然后进行真空抽滤，洗涤，得到碳纳米管/钨酸沉淀C。将沉淀C置于干净的表面皿内，放入真空干燥箱，干燥温度设为100 V，保温8小时，得到碳纳米管/氧化钨前驱体，随后将其放入刚玉反应舟中，再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中，打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案，开始对刚玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气，升温到 850 °C，保温时间10小时。反应结束后，冷却至常温，即得到平均粒径为40-300 nm的氧化钨颗粒。
实施例5
将25 mg直径为10-30 nm，层数为8-30层的碳纳米管，加到200 mL无水乙醇，超声分散M小时，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg钨酸钠晶体完全溶于100 mL乙醇/蒸馏水(体积比2 :3)的混合液中，向其中滴加浓度为36. 5%的盐酸3mL，直至溶液pH值为1. 5， 静置60小时，得到白色絮状钨酸沉淀B。将沉淀B加入到溶液A中，超声波分散5小时。然后进行真空抽滤，洗涤，得到碳纳米管/钨酸沉淀C。将沉淀C置于干净的表面皿内，放入真空干燥箱，干燥温度设为100 V，保温8小时，得到碳纳米管/氧化钨前驱体，随后将其放入刚玉反应舟中，再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中，打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案，开始对刚玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气，升温到 900 °C，保温时间10小时。反应结束后，冷却至常温，即得到平均粒径为50-360 nm的氧化钨颗粒。
实施例6
将35 mg直径为10-30 nm，层数为8-30层的碳纳米管，加到200 mL无水乙醇中，超声分散M小时，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg钨酸钠晶体完全溶于100 mL乙醇/蒸馏水(体积比2 3)的混合液中，向其中滴加浓度为36. 5%的盐酸3mL，直至溶液pH值为1. 5， 静置60小时，得到白色絮状钨酸沉淀B。将沉淀B加入到溶液A中，超声波分散5小时。然后进行真空抽滤，洗涤，得到碳纳米管/钨酸沉淀C。将沉淀C置于干净的表面皿内，放入真空干燥箱，干燥温度设为100 V，保温8小时，得到碳纳米管/氧化钨前驱体，随后将其放入刚玉反应舟中，再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中，打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案，开始对刚玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气，升温到 1000 °C，保温时间10小时。反应结束后，冷却至常温，即得到平均粒径为60-400 nm的氧化钨颗粒。
实施例7
将40mg直径为10-30 nm，层数为8-30层的碳纳米管加到200 mL无水乙醇中，超声分散M小时，得到分散均勻的溶液A。另取250 mg钨酸钠晶体完全溶于100 mL乙醇/蒸馏水(体积比2 3)的混合液中，向其中滴加浓度为36. 5%的盐酸3mL，直至溶液pH值为1. 5， 静置60小时，得到白色絮状钨酸沉淀B。将沉淀B加入到溶液A中，超声波分散5小时。然后进行真空抽滤，洗涤，得到碳纳米管/钨酸沉淀C。将沉淀C置于干净的表面皿内，放入真空干燥箱，干燥温度设为100 V，保温8小时，得到碳纳米管/氧化钨前驱体，随后将其放入刚玉反应舟中，再将刚玉反应舟置于管式电阻炉中卧式石英反应管中，打开电炉及温控仪， 按照预先设计的升温方案，开始对刚玉反应舟加热。卧式石英反应管中通入氧气，升温到1100 °C，保温时间10小时。反应结束后，冷却至常温，即得到平均粒径为80-500 nm的氧化钨颗粒。
权利要求
1.一种以模板法制备超细氧化钨的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一，将1-50 mg碳纳米管加到50-300 mL无水乙醇中，超声波分散M小时，得到分散均勻的溶液；步骤二，将250 mg钨酸钠晶体完全溶解于50-100 mL乙醇和蒸馏水(体积比为2:3)的混合液中，再向其中滴加浓度为36. 5%的盐酸0. 1-20 mL，溶液pH值为1_5 ；静置30-80小时，得到白色絮状钨酸沉淀；步骤三，将步骤二的沉淀加入到步骤一的溶液中，超声波分散5-48小时，再进行真空抽滤、洗涤，干燥，得到碳纳米管/氧化钨前驱体；步骤四，将步骤三得到的粉体放到刚玉反应舟中，连同刚玉反应舟一起置于管式电阻炉中的卧式石英反应管中，对刚玉反应舟加热，保温，卧式石英反应管中通入氧气，冷却至常温，取出，即得平均粒径为10-500 nm的氧化钨颗粒。
2.根据权利要求1所述的以模板法制备超细氧化钨的方法，其特征是，步骤一中，碳纳米管的直径为2-30 nm，层数为1-30层。
3.根据权利要求1所述的以模板法制备超细氧化钨的方法，其特征是，步骤二中，无水乙醇和去离子水的混合液(体积比为2:3)可换为蒸馏水或浓度为5mol/L的盐酸溶液。
4.根据权利要求1所述的以模板法制备超细氧化钨的方法，其特征是，步骤三中，干燥温度设为25-150 V ；保温时间为1-20小时。
5.根据权利要求1所述的以模板法制备超细氧化钨的方法，其特征是，步骤四中，加热温度为400 -1100 °C，反应时间3- 小时。
全文摘要
一种以模板法制备超细氧化钨的方法，步骤如下将1-50mg直径为2-30nm，层数为1-30层的碳纳米管加到50-30mL无水乙醇中，超声分散24h，得溶液A；将250mg钨酸钠晶体溶于50-100mL体积比为2:3的乙醇和蒸馏水混合液中，再滴加浓度为36.5%的盐酸0.1-20mL，得沉淀B；将A和B混合，分散5-48h，过滤干燥得到碳纳米管/氧化钨前驱体C，将其置于卧式石英反应器中，向其中充氧气，反应温度400-1100℃，保温时间10-24h，冷却，即得粒径为10-500nm的氧化钨颗粒。本发明的原料易得，成本低廉，对环境无污染。制备工艺简单，制得的氧化钨颗粒小，纯度高，分布均匀。
文档编号B82Y40/00GK102267725SQ20111019204
公开日2011年12月7日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者吴子平, 尹艳红, 羊建高, 胡英燕 申请人:江西理工大学